Střevní mikrobiom a stárnutí mozku
Složení střevního mikrobiomu podléhá změnám v průběhu stárnutí. Dochází k nárůstu počtu mikrobiálních druhů schopných vyvolávat záněty, a to buď infiltrací tkání, nebo produkcí škodlivých metabolitů, jako je například kyselina fenyloctová. Současně se snižují populace, které produkují prospěšné metabolity, například butyrát, o němž je známo, že podporuje funkci v různých tkáních. Tyto posuny začínají již relativně v raném dospělém věku, ačkoli jejich přesné příčiny nejsou plně objasněny. Předpokládá se, že významnou roli hraje dysfunkce imunitního systému, neboť ten je zodpovědný za udržování střevního mikrobiomu a minimalizaci škodlivých druhů.
Dřívější studie na zvířatech ukázaly, že omlazení stárnoucího střevního mikrobiomu prostřednictvím fekální mikrobiální transplantace (FMT) od mladého dárce může zlepšit zdraví a prodloužit život. Zůstávalo však otázkou, do jaké míry jsou tyto přínosy dány obnovou mladistvé produkce mikrobiálních metabolitů oproti odstranění zánětlivých druhů. Aktuální otevřená studie poskytuje důkazy naznačující, že jde převážně o snížení produkce škodlivých metabolitů.
Výzkumníci v této práci neomlazovali stárnoucí mikrobiom u starých myší, ale namísto toho použili vysoké dávky antibiotik k výraznému snížení všech mikrobiálních populací ve střevě. Tento přístup umožnil posoudit zdraví a fyziologii v prostředí, kde byla produkce škodlivých mikrobiálních metabolitů rovněž výrazně snížena. Zpráva uvádí významné zlepšení v různých aspektech zdraví mozku.
Stárnutí je spojeno s poklesem kognitivních funkcí a zvýšenou zranitelností vůči neurodegeneraci, což je způsobeno řadou molekulárních a buněčných změn, jako je narušená vaskulární integrita, demyelinizace, snížená neurogeneze a chronický zánět. Nedávné studie naznačují, že střevní mikrobiom je modulátorem stárnutí mozku, avšak základní mechanismy nebyly dosud plně objasněny. Tato studie ukazuje, že deplece střevního mikrobiomu podáním antibiotik starým myším vyvolává rozsáhlé molekulární a strukturální omlazení v mozku.
Transcriptomické analýzy pomocí single-nucleus RNA sequencing odhalily výrazné transkripční posuny napříč několika typy mozkových buněk. Bylo potvrzeno, že léčba antibiotiky zlepšuje vaskulární hustotu, podporuje myelinizaci, posiluje neurogenezi a snižuje mikrogliální reaktivitu. Z funkčního hlediska vykazovaly myši s deplecí mikrobiomu zlepšený výkon hippokampální paměti. Analýzy hladin cytokinů v mozku a plazmě ukázaly po léčbě pokles několika prozánětlivých faktorů a identifikovaly kandidátní faktory, včetně chemokinu eotaxin-1. Bylo zjištěno, že samotná inhibice eotaxinu-1 může zvrátit několik aspektů stárnutí mozku.
Zpráva poukazuje na to, že takové odstranění střevního mikrobiomu není pro celkovou populaci životaschopným terapeutickým přístupem. Nicméně, prezentované výsledky naznačují, že prospěšné účinky přinesou jakékoli postupy, které úspěšně zvrátí nárůst počtu škodlivých mikrobů, což je charakteristické pro stárnoucí střevní mikrobiom. Obnovení mladistvých velikostí populací prospěšných mikrobů je sice prospěšné, ale pravděpodobně méně významné pro přínosy demonstrované ve studiích omlazení střevního mikrobiomu pomocí fekální mikrobiální transplantace na zvířatech.
Zjištění této studie prokazují, že s věkem spojený mikrobiální zánět přispívá ke stárnutí mozku a že jeho zmírnění může obnovit mladistvé rysy na molekulární, buněčné i funkční úrovni. Zacílení na střevní mikrobiom nebo jeho cirkulující mediátory může proto představovat neinvazivní přístup k podpoře zdraví mozku a kognitivní odolnosti ve stáří.